杏彩体育app·天津大学Science封面文章： 创制丙烯生产的镍@氧化钛催化剂

　　本站讯（记者焦德芳）北京时间7月19日凌晨，《科学》杂志以封面论文形式刊发天津大学新能源化工团队突破性研究成果。团队成功研发出成本低廉、对环境友好的新型丙烯催化剂，为低碳烯烃生产技术的可持续发展奠定了催化科学基础。

　　丙烯是世界上产量最大的化工品之一，也是塑料、橡胶、纤维、医药等领域重要的基础化工原料。丙烯产业对全球石油化工产业链具有重要战略意义。2023年我国丙烯产量6000万吨左右，约占全球总产量三分之一，总产值超过6000亿元。在众多丙烯生产技术中，丙烷脱氢工艺因经济效益高、石油依赖低成为主流。然而传统丙烷脱氢催化剂原料稀缺昂贵、环境污染严重，导致行业面临可持续发展问题。更高效、更廉价、更环保的下一代丙烯催化剂已成为全球化工行业竞相抢占的科技制高点。

　　天津大学新能源化工团队在团队负责人巩金龙教授带领下，围绕“双碳”战略，以化工产业绿色低碳转型升级为目标，针对当前传统丙烷脱氢催化剂往往使用贵金属或高毒性元素的现状，提出利用廉价且对环境友好的氧化物与金属之间电子相互作用促进催化过程的科学假设。团队根据这一思路，历时五年研发出镍@氧化钛复合催化剂。钛在地球上储量丰富，比常见的铜、锡、铅、锌都要多，我国是储量居世界前列的钛资源大国；全球镍资源也十分丰富。团队通过控制氧化钛在金属镍颗粒表面的覆盖程度，实现了氧化钛和镍之间电子转移的精准调节。在丙烷脱氢工业相关反应条件下，展现出与主流催化剂相当的活性、选择性和稳定性。机理研究表明，氧空位邻近的四配位钛位点是丙烷脱氢的关键活性物种，次表面金属镍作为电子助剂，加速氧化钛表面碳氢键活化和氢气解吸过程，同时抑制裂解、积碳等副反应的发生，提升目标产物选择性和催化效率。为发展下一代高效、廉价、环保可持续的丙烯催化剂奠定了科学基础。

　　据该论文共同第一作者、天津大学化工学院陈赛博士介绍：“下一步，团队将继续深耕丙烷脱氢技术领域，助力我国自主掌握下一代丙烯催化剂的关键核心技术，推动化工行业向更环保、高效、可持续的方向发展。”

　　近年来，天津大学新能源化工团队围绕“双碳”战略，面向世界科技前沿和国家重大需求，开展理论和应用基础研究，持续推进低碳能源化工技术的革新，把成果从“书架”搬到“货架”。团队开发基于人工智能与大数据的计算化学新方法，通过机器学习与高通量筛选，设计应用于包括烷烃脱氢在内的重要化工催化过程的新型催化剂和工艺；在“双碳”背景下，引领光电催化水分解制氢、电催化CO2还原制液体燃料等新能源前沿领域发展，在过程模拟指导与反应工程研究中，推进新能源技术产业化落地；面对芯片与半导体产业亟需解决的“卡脖子”关键技术难题，创新薄膜技术，打破技术封锁壁垒。